La respuesta ultrarrápida a heridas distantes es esencial para la regeneración de todo el cuerpo
Un ratón lesionado en una pata experimenta un "despertar" de las células madre en la otra pata como si las células se estuvieran preparando para curar una lesión. Algo similar ocurre con los ajolotes, que son maestros en la regeneración de extremidades. Las lesiones cardíacas en el pez cebra pueden desencadenar ciertos cambios en órganos distantes como el riñón y el cerebro.
"En muchos organismos diferentes, se puede ver que todo el cuerpo responde a una lesión. Pero no está claro si esas respuestas realmente tienen alguna función o no", dice Bo Wang, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Stanford, "Así que en eso nos estamos enfocando".
En un nuevo artículo, Wang y sus colegas descubrieron que esta coordinación de todo el cuerpo es una parte crucial de la cicatrización de heridas y la posterior regeneración de tejidos en gusanos planaria. Comprender qué activa y desactiva la regeneración, y cómo se coordina, también informa los estudios sobre el cáncer, que a menudo se considera como heridas que nunca sanan.
Ondas de gusano
Los planarias son gusanos planos de media pulgada de largo con un superpoder: pueden volver a crecer en casi cualquier escenario. Corta un planaria en cuatro pedazos y unos días después tendrás cuatro gusanos planos nuevos. Al igual que los ratones, los peces cebra y los ajolotes, las heridas en una parte del cuerpo de un planaria parecen desencadenar respuestas en tejidos más distantes.
Wang quería entender cómo se coordinaban estas respuestas. Un posible mecanismo es la vía de la quinasa relacionada con la señal extracelular (ERK). Las células utilizan la vía ERK para comunicarse entre sí y enviar señales en una especie de onda. Si el tejido está lesionado, las células más cercanas "transmiten" esa información a sus células vecinas, que luego se lo comunican a sus vecinos. Esta onda se propaga por todo el organismo en una especie de juego telefónico.
Solo hay un problema: investigaciones anteriores han demostrado que las ondas ERK se mueven demasiado lentamente para ser de alguna utilidad. "Si propago una señal a 10 micrones por hora, puede llevar días atravesar un milímetro", dice Wang. A esa velocidad, es demasiado lento para que una señal pase de un área del gusano a otra para ayudar en la curación y regeneración de heridas.
Eso puede no ser un problema en los humanos. Nuestro sistema circulatorio puede permitir que las señales se propaguen rápidamente por todo nuestro cuerpo. Pero los planaria no tienen un sistema circulatorio para acelerar el proceso.
Así que Wang y sus colegas comenzaron a rastrear las ondas ERK mientras viajaban de un extremo al otro del animal. Encontraron señales que viajaban más de 100 veces más rápido que las vistas anteriormente. En lugar de viajar en pequeños pasos de una célula a otra, las ondas ERK viajaron a lo largo de células musculares extra largas de la pared del cuerpo. Estas células, que actuaban como "supercarreteras", aceleran la señal de un extremo a otro del cuerpo. En lugar de días, tomó horas.
La señal fue lo suficientemente rápida como para ayudar en la curación, pero aún no sabían si estaba involucrado todo el cuerpo.
Para averiguarlo, Yuhang Fan, un estudiante graduado en el laboratorio de Wang, le cortó la cabeza a un planaria.
Votando para crecer
Normalmente, la cabeza del planaria vuelve a crecer rápidamente a partir del resto del cuerpo después de la decapitación. Pero Fan impidió que la señal ERK se propagara a la mitad posterior del organismo para probar si las ondas ERK eran responsables de coordinar la respuesta de curación a distancia.
Cuando se bloquearon las señales de ERK, la cabeza no solo sanó más lentamente: nunca volvió a crecer.
A continuación, Fan quería saber si era posible "rescatar" el proceso de regeneración y lo probó quitando también la cola del planaria, lo que alerta al tejido de la cola de que hay una lesión. La cola volvió a crecer y, sorprendentemente, la cabeza también volvió a crecer.
"Lo que es realmente interesante es que podemos ajustar el tiempo de retraso entre las dos amputaciones", dice Wang. Si cortas la cola de un planaria solo unas horas después de la lesión inicial, puedes reiniciar el proceso de curación bloqueado. Pero si esperas demasiado, tampoco vuelve a crecer.
"Esto implica que hay una especie de sistema de votación de un organismo global que dice: 'Está bien, ahora deberíamos cultivar algo', y todos tienen que estar de acuerdo", dice Wang. E incluso las células más alejadas emiten un voto.
Curación para los humanos
Muchos animales, como los planarias, las estrellas de mar y los ajolotes, muestran una capacidad de curación y regeneración muy superior a la de los humanos. Comprender por qué carecemos de tales habilidades podría conducir a avances en tratamientos e intervenciones médicas, incluidas las implicaciones relacionadas con el cáncer.
"No querrás tener todo el tiempo tejidos en un estado herido. Eso puede causar cáncer", explica Wang. Incluso en estos gusanos espectacularmente regenerativos, la investigación de Wang revela que la mayor parte del tiempo, la regeneración está "apagada", hasta que todo el cuerpo está de acuerdo en que es hora de "encenderla".
Además, mientras Wang y sus colegas rastreaban las ondas ERK que se propagaban por los cuerpos de los planarias, notaron que cientos de genes se activaban y desactivaban. Aunque los humanos son parientes muy lejanos de los planarias, compartimos muchos de esos mismos genes.
"Esto realmente nos da una puerta de entrada para perseguir esos genes", dice Wang. "Podría permitirnos descubrir cómo se regeneran los animales mientras manejamos el riesgo de crecimiento canceroso descontrolado".
La investigación se ha publicado en la revista Cell: Ultrafast distant wound response is essential for whole-body regeneration
